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該研究揭示了植物中第一個(gè)“復(fù)制輻射”的例子，即在不同地區(qū)重復(fù)發(fā)展類似的形式。這一發(fā)現(xiàn)提出了一種可能性，即進(jìn)化不一定是這樣一個(gè)隨機(jī)的過程而是可以被預(yù)期的

相關(guān)研究報(bào)告已于最近發(fā)表在《Nature Ecology & Evolution》上。

耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)Sterling榮譽(yù)教授、共同通訊作者M(jìn)ichael Donoghue指出：“這些發(fā)現(xiàn)表明進(jìn)化實(shí)際上是可以預(yù)測的，生物體的發(fā)展和自然選擇相結(jié)合，在某些情況下一次又一次產(chǎn)生相同的形式。也許進(jìn)化生物學(xué)可以成為一門比我們過去想象的更多的預(yù)測性科學(xué)。”

研究小組研究了Viburnum植物系的遺傳學(xué)和形態(tài)學(xué)，這是一個(gè)有花植物屬，約在1000萬年前開始從墨西哥傳播到中美洲和南美洲。Donoghue于40年前在哈佛大學(xué)為他的博士論文對(duì)這個(gè)植物群進(jìn)行了研究。當(dāng)時(shí)，他主張另一種理論，根據(jù)該理論，大的、被毛發(fā)覆蓋的葉子和小的、光滑的葉子都在該群體的歷史早期進(jìn)化，后來被鳥類分散，通過不同的山脈分別遷移。

然而研究中提出的新的遺傳分析表明，這2種不同的葉子類型在許多山區(qū)的每個(gè)地方都是單獨(dú)和同時(shí)進(jìn)化的。

“我得出了錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)槲以?970年代缺乏相關(guān)的基因組數(shù)據(jù)，”Donoghue說道。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在所研究的11個(gè)地區(qū)中，有9個(gè)地區(qū)進(jìn)化出一套非常相似的葉子類型。然而在Viburnum最近才遷移的地方，全部的葉子類型可能還沒有進(jìn)化出來。如玻利維亞的山區(qū)缺乏在墨西哥、中美洲和南美洲北部的云霧森林中其他日照較少的潮濕地區(qū)發(fā)現(xiàn)的大毛葉類型。

“這些植物在不到一百萬年前到達(dá)玻利維亞，所以我們預(yù)測，大的、有毛的葉子形式最終也會(huì)在玻利維亞進(jìn)化，”Donoghue說道。

在動(dòng)物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)復(fù)制輻射的例子，如加勒比海的Anolis蜥蜴。在這種情況下，同一套身體形態(tài)在幾個(gè)不同的島嶼上獨(dú)立進(jìn)化。現(xiàn)在又有了一個(gè)植物的例子，進(jìn)化生物學(xué)家將試圖發(fā)現(xiàn)在什么一般情況下可以對(duì)進(jìn)化的軌跡做出可靠的預(yù)測。

耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)教授、該論文的共同通訊作者Ericka Edwards說道：“這項(xiàng)跨越數(shù)十年的合作工作揭示了一個(gè)研究進(jìn)化適應(yīng)的美妙新系統(tǒng)。現(xiàn)在我們已經(jīng)建立了這種模式，我們的下一個(gè)挑戰(zhàn)是更好地理解這些葉子類型的功能意義及使它們反復(fù)出現(xiàn)的基本遺傳結(jié)構(gòu)。”